Maszyny elektryczne oparte na polach elektrycznych

Nasz nauczyciel zadał nam to pytanie podczas wykładu na temat elektromagnesów mocy. Wiemy, że pola elektryczne i pola magnetyczne można łatwo przekształcać w siebie nawzajem. I są one szeroko stosowane w różnych systemach.

Zapytał nas, dlaczego prawie wszystkie maszyny elektryczne są nadal oparte na wymianie energii magnetycznej? Dlaczego pole elektryczne nie jest wykorzystywane do wymiany energii i interakcji przez szczeliny powietrzne dla maszyny?

— Digvijay Gusain
źródło

To naprawdę dziwne pytanie. Mam jednak wrażenie, że ma to coś wspólnego z faktem, że pole elektryczne będzie wymagało pewnego medium (przewodnika) do przesyłania energii.

— Eugene Sh.

Minęły wieki dla mnie, ponieważ szukałem w takie rzeczy, ale moje pierwsze przeczucie byłoby zbadać wokół formuła jest

. Zwróć uwagę na różnicę w -12 i -6.

ε_{0} \approx 9 \cdot 10^{- 12} F/m

$\varepsilon _0\approx 9 \cdot 10 ^{ -12 }\ \text{F/m}$

μ_{0} \approx 1 \cdot 10^{- 6} H/m

$\mu _0 \approx 1 \cdot 10 ^{-6}\ \text{H/m}$

— jippie

Najczęstszym przykładem pola elektrycznego na energię mechaniczną (w tym przypadku ruch powietrza) jest głośnik elektrostatyczny. Studiowanie ich pomoże ci zrozumieć punkt Jippie.

— Brian Drummond

Być może dlatego, że zanim osiągniesz wystarczająco wysokie napięcie, aby wytworzyć wystarczająco silne pole elektryczne, które wywiera wystarczającą siłę, aby wykonać wiele pracy, napotkasz problem z rozpadem izolatora (powietrza) i iskrami latającymi wszędzie.

— brhans

Ludzie wykonują teraz pojemnościowe przenoszenie mocy na poziomach, które są „przydatne” przy wzroście, aby skutecznie przełączać na poziomie GHz. To pomaga uporać się z różnicą E6 w równaniach Jippe.

— Russell McMahon

Odpowiedzi:

Istnieją silniki elektrostatyczne. W niektórych sytuacjach mogą być lepszym wyborem niż silniki magnetyczne.

Na przykład sprawdź ten silnik elektrostatyczny, który może być używany w miejscach o bardzo silnych polach magnetycznych, takich jak maszyny MRI ...

http://www.shinsei-motor.com/English/techno/

Silniki elektrostatyczne mogą również bardzo wydajnie bezpośrednio wykorzystywać wysokie napięcie przy bardzo niskim prądzie. Ten opisany tutaj może zawsze płynąć z różnicy napięcia między dwoma drutami oddzielonymi kilkadziesiąt metrów wysokości ...

http://www.rexresearch.com/elstatix/esgenmot.htm#sciam

Oto praktyczna książka z dużą ilością informacji o silniku elektrostatycznym, w tym wiele projektów, które możesz zbudować sam ...

https://www.amazon.com/Electrostatics-Exploring-Controlling-Electricity-Includes/dp/1885540043/ref=as_sl_pc_ss_til?tag=joshcom-20&linkCode=w01&linkId=GY4GGJ3S5CKUMRHM&5400ASIN=18

— bigjosh
źródło

Aż do Gramme Machine, maszyny elektryczne były pokazami klasowymi w skali miliwata i ciekawostkami laboratoryjnymi. Przełomowym pomysłem Gramme była skala przemysłowa i była podstawą maszyn bipolarnych DC Edisona, które przejęły świat w czasach przed Westinghouse.

Urządzenia z polem elektrycznym lub statyczne silniki elektryczne i generatory pozostają nieprzemysłowe, ponieważ maksymalne pole jest ustalane na podstawie rozpadu gazu i daje niski moment obrotowy na tym limicie. Maszyny pracujące w polu B mają ogromny moment obrotowy na granicy rdzenia-sat. Jak duży jest silnik elektrostatyczny 1/4 konia? Jak ciężki Jak drogo?

Pomyśl o wyjściu z pudełka! Być może sytuacja ulegnie zmianie w branży LEO lub „Belter”, gdzie obwody megawoltowe w trudnych warunkach próżniowych są tanie i powszechne, a chłodzenie cewek i rdzeni jest prawie niemożliwe. Uzupełnij pojemnościowe „mięśnie” mikro-warstwy dla silnika liniowego o mocy 1000 KM, który wymaga warunków w pomieszczeniu czystym i próżni jako izolacji.

— wbeaty
źródło

Możesz przekształcić prąd elektryczny w pole magnetyczne, które może wywierać siły. Jeśli chcesz mieć silne pole, po prostu wykonaj wiele zwojów. Jeśli chcesz silnego pola elektrycznego, potrzebujesz prądu magnetycznego. Nie można zrobić przewodnika z przepływającymi ładunkami magnetycznymi (ponieważ nie ma ładunków magnetycznych). Możesz zrobić przewodnik magnetyczny z przepływającymi prądami magnetycznymi, ale separacja między przewodem pola magnetycznego a izolatorem jest znacznie gorsza niż między przewodnikiem prądu elektrycznego a izolatorem.

Bardziej efektywne jest zatem transportowanie energii jako prądu elektrycznego w metalowych drutach, gdzie może być bardzo dobrze zamknięty, a następnie zastosowanie jej za pomocą pola magnetycznego. Można go również zastosować za pomocą pola elektrycznego, ale potrzebne są bardzo wysokie napięcia. Łatwiej jest wykonać wiele zwojów.

Mam nadzieję, że to miało sens, przeglądam wiele terminów technicznych, aby zilustrować symetrię między systemami.

— Austin
źródło